车用接插件的插拔力测量系统技术方案

车用接插件的插拔力测量系统，涉及接插件插拔力测量领域。本发明专利技术是为了解决现有缺少对汽车接插件接触性能进行检测的问题。接插件设置在接插件插拔运动装置上，接插件插拔运动装置，用于实现接插件的插拔动作，力传感器设置在接插件插拔运动装置上，用于实时测量接插件插拔动作运动装置上的接插件的插拔力信号，力信号处理单元，用于采集插拔力信号，对该信号进行处理，输出电压信号，从该电压信号中获得接插件的插拔力。它用于检测接插件的插拔力。

【技术实现步骤摘要】
车用接插件的插拔力测量系统
本专利技术涉及一种对汽车接插件进行接触性能检测的系统，属于接插件插拔力测量领域。
技术介绍
随着汽车上用电设备的不断增加，导线线束越来越复杂，继电器、连接器、节点及导线带来的故障已占整车故障的70％左右，因此汽车线束组合开关和电器接头接口的接触性能逐渐成为汽车接插件质量检测重点。与接插件稳定性密切相关联的插头接插不牢固或插口接触不良，轻则干扰电子设备运作、通信线路传输，重则引起电源供电异常、关键信号中断，成为行车安全巨大隐患。车用测力装置控制系统的意义主要有两个方面：(1)从汽车零部件质量角度出发，可以针对汽车特定零部件进行一定规模一定数量的批量检测，以检测车用零部件的质量及性能，再此基础上对汽车零部件的质量制定一定的指标，以此提高零部件的质量。(2)从控制系统的角度出发，可以以此为依据，广泛开发各种产品的质量检测控制系统，使控制系统推广到各个领域，实现新型控制系统的开发。但是现有缺少对汽车接插件接触性能进行检测的系统。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有缺少对汽车接插件接触性能进行检测的问题。现提供车用接插件的插拔力测量系统。车用接插件的插拔力测量系统，它包括接插件插拔运动装置、力传感器和力信号处理单元1，接插件设置在接插件插拔运动装置上，接插件插拔运动装置，用于实现接插件的插拔动作，力传感器设置在接插件插拔运动装置上，用于实时测量接插件插拔动作运动装置上的接插件的插拔力信号，力信号处理单元1，用于采集插拔力信号，对该信号进行处理，输出电压信号，从该电压信号中获得接插件的插拔力。本专利技术的有益效果为：本专利技术搭建一个车用测力装置控制系统，针对汽车接插件的插拔力进行测量。整个控制系统拥有一套完整的流程：第一步通过上位机的人机交互界面进行各项参数的设置，通过通信串口将指令传达给下位机，进而通过下位机电路控制机械平台的滑动完成初始配置。然后通过力传感器采集插拔力数据，数据信号经采集达到下位机。再由下位机进行下一步的数字信号处理，完成处理后将数据向上传输给上位机，再由上位机对数据进行进一步的精细处理，最后输出接插件的插拔力。附图说明图1为具体实施方式一所述的车用接插件的插拔力测量系统的原理示意图；图2为A/D转换模块的电路原理图；图3为钳位保护电路的电路原理图；图4为模拟信号电压调理模块的电路原理图；图5为PWM波形输出电路的电路原理图；图6为插头插入时的插入方向示意图；图7为插头插入时的受力分析插拔力曲线；图8为JTAG电路模块的电路原理图；图9为串口通信模块的电路原理图；图10为电源调理模块的电路原理图；图11为复位电路的电路原理图；图12为上位机上显示的接插件插拔力测试系统界面图；图13为得到的拔出力和插入力曲线。具体实施方式具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的车用接插件的插拔力测量系统，它包括接插件插拔运动装置、力传感器和力信号处理单元1，接插件设置在接插件插拔运动装置上，接插件插拔运动装置，用于实现接插件的插拔动作，力传感器设置在接插件插拔运动装置上，用于实时测量接插件插拔动作运动装置上的接插件的插拔力信号，力信号处理单元1，用于采集插拔力信号，对该信号进行处理，输出电压信号，从该电压信号中获得接插件的插拔力。本实施方式中，本申请还包括串口通信模块和JTAG电路模块，串口通信模块用于传输上位机的指令及接收输出信号返给上位机；JTAG电路模块用于仿真。JTAG电路模块如图8所示，JTAG是芯片制造商通过预留仿真口来为开发者进行测试使用的，通过IEEE制定的规范可以对硬件电路进行检测与扫描。尤其是在FPGA、DSP等信号处理器中使用，用来进行仿真调试。其中，XDS560型和XDS510型是典型的JTAG仿真器，在本系统中选XDS560型仿真器。JTAG接口电路设计如图。JTAG通过五个专用的管脚进行扫描测试，分别是测试时钟输入线(TCK)、测试数据输入线(TDI)、测试数据输出线(TDO)、模式选择输入线(TMS)以及复位输入线(/TRST)。其中，/TRST是可选的，测试引脚复位/TRST为低电平有效。在电路连接时，将上拉电阻连接信号线EMU1和EMU0,为了保持整个电路的稳定性和抗干扰性，需要对电路进行其他处理，这里可以采用上拉电阻连接电路其余端口的方式操作。串口通信模块如图9所示，SCI即串行通信接口。在28335中是异步串行数据传输。在通信过程中，发送方与接收方不需要具备相同的时钟，双方可以使用单独的时钟进行非同步的通信。但是需要进行接口电路的扩展，以便将异步数据转换为同步数据。在数字信号传输时具备很高的传送效率，节省设备消耗，代价则是使信道利用率降低。下位机与上位机的通信传输由SCI串口通信模块完成，由于PC机通信的标准通信电平与28335的TTL电平有一定的差距，导致芯片不能直接与PC主机相连，即需要实现两者之间的电平转换，电平变换需要专用芯片完成。上图给出了SCI串口通信电路的原理图，实验中选用MAX232芯片，其参数为：(1)最大输入电流为1mA，通常使用电流为300uA。(2)传输最小速率为120kbps，通常使用传输速率为235kbps。(3)具备0.15us的接收延时。(4)最小输入信号电平是2.0V，此时供电电压为3.3V。SCI串口通信电路连接过程中，需要在地和电源之间、4脚与5脚之间、1脚与3脚之间接入电容，容值为0.1μF。同时，将借口的TXD、RXD引脚与R1IN、TIOUT相连接。将DSP的SCITXDA、SCIRXDA引脚与T1IN、RIOUT进行连接即可完成电路的配置。配置完成的SCI串口通信电路可以使PC主机与DSP进行高效、准确的数据通信。本实施方式中，汽车接插件插拔力测量的主要内容即为测试接插件的性能是否符合企业标准以及国家标准。即为在接插件插头与插座相对运动过程中，插入力与拔出力的大小是否合乎标准。采用隔离法时，根据受力分析，可以得出如图6所示的情况。在插座与插头相对运动时，假设插头插入力为Fn，在插入力的作用下插头逐渐靠近插座，这时，插座与插头还未互相接触即不存在相互作用力，当插头接触到插座且插入力Fn比最大静摩擦力fmax大时，插头与插座开始进行相对滑动，插头逐渐向插座内部滑动，在理想状况下，当匀速插入时，插头受到的摩擦力为：fd＝μN其中，μ为动摩擦因数，N是插头受到的法向压力。在插入过程中，插入逐渐深入，法向压力随插入深度的增加以平反指数增大，因此滑动摩擦力fd也随之增大。当插头完全插入插座时，得到最大的滑动摩擦力fd。这时机械滑台停止操作，插入力Fn消失，插头与插座保持相对静止，滑动摩擦力fd消失。模拟环境下，在插头插入插座时，插头始终做匀速直线运动，此时滑动摩擦力fd与插入力Fn是一对方向相反大小相等的力，可以描绘出整个过程的力的曲线图，如图7。类似的，当插头拔出插座时，拔出力Ft的变化过程与插头插入时的类似，只是方向相反。系统整体主要分为上位机和下位机两部分，上位机主要完成用户与系统进行人机交互的过程，完成对整个系统的控制、机械滑台的移动以及信息的传输功能。在满足系统功能的前提下，尽量使系统界面简洁友好、易于上手，方便用户使用。综合考虑，系统选用VB软件完成人机交互界面的开发。本系统通过先本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.车用接插件的插拔力测量系统，其特征在于，它包括接插件插拔运动装置、力传感器和力信号处理单元(1)，接插件设置在接插件插拔运动装置上，接插件插拔运动装置，用于实现接插件的插拔动作，力传感器设置在接插件插拔运动装置上，用于实时测量接插件插拔动作运动装置上的接插件的插拔力信号，力信号处理单元(1)，用于采集插拔力信号，对该信号进行处理，输出电压信号，从该电压信号中获得接插件的插拔力。

【技术特征摘要】
1.车用接插件的插拔力测量系统，其特征在于，它包括接插件插拔运动装置、力传感器和力信号处理单元(1)，接插件设置在接插件插拔运动装置上，接插件插拔运动装置，用于实现接插件的插拔动作，力传感器设置在接插件插拔运动装置上，用于实时测量接插件插拔动作运动装置上的接插件的插拔力信号，力信号处理单元(1)，用于采集插拔力信号，对该信号进行处理，输出电压信号，从该电压信号中获得接插件的插拔力。2.根据权利要求1所述车用接插件的插拔力测量系统，其特征在于，接插件插拔运动装置包括步进电机、两个伸缩臂和数控滑台，数控滑台上设置有两个伸缩臂，其中，一个伸缩臂固定在数控滑台上，该伸缩臂上设置有接插件母头，步进电机控制数控滑台运动，从而带动数控滑台上另一个伸缩臂运动，该伸缩臂上设置有接插件公头，通过另一个伸缩臂运动将接插件公头插入到接插件母头中，实现接插件的拔出和插入。3.根据权利要求1所述车用接插件的插拔力测量系统，其特征在于，力信号处理单元(1)包括A/D转换模块(1-1)和DSP(1-2)，A/D转换模块(1-1)，用于采集插拔力信号，将该模拟信号转换成数字信号，并输出；DSP(1-2)的型号为TMS320F28335，DSP(1-2)，用于接收所述的数字信号，并进行处理，输出接插件的插拔力。4.根据权利要求3所述车用接插件的插拔力测量系统，其特征在于，A/D转换模块(1-1)包括型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI、电容C1-C3、电阻R1和型号为REF3020的电压基准芯片U2，型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI的35-42号引脚和46-53号引脚中的任意一个引脚连接力传感器的拔插力信号输出端，型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI的55号引脚连接电容C3的一端，电容C3的另一端、电容C2的一端和电阻R1的一端均连接电源地，电容C2的另一端连接型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI的56号引脚，电阻R1的另一端连接型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI的57号引脚，型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI的54号引脚连接型号为REF3020的电压基准芯片U2的基准电压输出端，型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI的43号引脚和型号为REF3020的电压基准芯片U2的接地端均连接电源地，型号为REF3020的电压基准芯片U2的输入端连接3.3V供电电源，型号为REF3020的电压基准芯片U2的输出端连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接电源地，型号为REF3020的电压基准芯片U2的输出端连接模拟信号DSP(1-2)的信号输入端。5.根据权利要求4所述车用接插件的插拔力测量系统，其特征在于，它还包括钳位保护电路，钳位保护电路用于将输入电压保护在3.3V，从而保护A/D转换模块(1-1)，钳位保护电路包括肖特基二极管D1-D10和电容C4-C8，肖特基二极管D1-D5的负极均连接3.3V供电电源，肖特基二极管D1的正极同时连接肖特基二极管D6的负极和电容C4的一端，电容C4的另一端、肖特基二极管D6的正极、电容C5的一端、肖特基二极管D7的正极、电容C6的一端、肖特基二极管D8的正极、电容C7的一端、肖特基二极管D9的正极、电容C8的一端和肖特基二极管D10的正极均连接电源地，肖特基二极管D2的正极同时连接电容C5的一端和肖特基二极管D7的负极，肖特基二极管D3的正极同时连接电容C6的一端和肖特基二极管D8的负极，肖特基二极管D4的正极同时连接电容C7的一端和肖特基二极管D9的负极，肖特基二极管D5的正极同时连接电容C8的一端和肖特基二极管D10的负极，肖特基二极管D1的正极、肖特基二极管D2的正极、肖特基二极管D3的正极、肖特基二极管D4的正极和肖特基二极管D5的正极分别连接型号为TMS320F28335的模数转换芯片UI的35-42号引脚和46-53号引脚中的任意五个引脚。6.根据权利要求2所述车用接插件的插拔力测量系统，其特征在于，它还包括PWM波形输出电路(2)，DSP(1-2)控...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜义成，邱枫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23